Haltbarkeit von Festoxid-Elektrolysezellen zur Synthesegasproduktion

Die Leistung und Haltbarkeit von auf Ni-YSZ unterstützten Festoxid-Elektrolysezellen (SOECs) für die Koelektrolyse von H2O und CO2 bei hoher Stromdichte wurde untersucht. Die Zellen bestehen aus einem Ni-YSZ-Träger, einer Ni-YSZ-Elektrode, einem YSZ-Elektrolyten und einer LSM-YSZ-Elektrode. Die Haltbarkeit wurde bei 800 °C und Elektrolyse-Stromdichten von −1 oder −1,5 A/cm² mit einer Reaktantnutzung von 60 % (H2O + CO2) untersucht. Die Degradierung der Zellenspannung zeigte eine starke Abhängigkeit von der Elektrolyse-Stromdichte. Die elektrochemische Charakterisierung der Zellen zeigte, dass die Degradierung hauptsächlich mit der LSM-YSZ-Elektrode bei Betrieb mit −1 A/cm² verbunden war, während bei erhöhter Stromdichte (−1,5 A/cm²) sowohl die Ni-YSZ- als auch die LSM-YSZ-Elektrode degradierten. Die anfängliche Degradierung (0 - 200 h) ist größtenteils auf die Erhöhung des Polarisationwiderstands zurückzuführen, während die langfristige Degradierung hauptsächlich durch die Erhöhung des Serienwiderstands verursacht wird.